Геномный проект Великобритании - "шаг вперед" в борьбе с респираторными вирусами

Инициатива Института Сэнгера может привести к созданию единого теста, позволяющего создавать более эффективные вакцины и методы лечения

На пике пандемии Ковида британские лаборатории ежедневно секвенировали тысячи геномов вируса Sars-CoV-2, чтобы отслеживать циркулирующие варианты и выявлять все новые.

Теперь исследователи из Института Сангера начинают проект, который в конечном итоге может достичь чего-то подобного для других многочисленных респираторных вирусов, которые заставляют нас болеть и заполняют больничные койки в Великобритании каждый год.

Инициатива "Респираторные вирусы и микробиом" заложит основу для широкомасштабного геномного мониторинга множества респираторных вирусов, включая грипп, RSV, аденовирус и риновирус, а также мониторинга возникающих угроз.

"Это исходит из простой идеи, что то, что мы сделали для Covid, мы должны теперь сделать для всех респираторных вирусов, потому что если мы сможем лучше понять эти вирусы, мы сможем лучше понять их передачу и разработать вакцины против них", - сказал д-р Юэн Харрисон из Института Wellcome Sanger, который возглавляет инициативу.

Его команда разрабатывает методы секвенирования генома, которые позволят взять единственный образец дыхательных путей у любого пациента NHS и быстро определить, какой вирус или вирусы присутствуют в организме, что, по мнению Харрисона, может стать возможным, по крайней мере, в ограниченном объеме, уже осенью.

"Это очень важно и масштабно, это столь необходимый шаг в изменении методов мониторинга и тестирования на инфекции", - сказала доктор Кэтрин Хайамс из Бристольского университета, которая изучает, как пандемия Ковид-19 повлияла на распространение респираторных вирусов.

Существующие в Великобритании программы эпиднадзора отслеживают определенные вирусы, такие как грипп и Ковид, путем тестирования репрезентативной выборки пациентов с респираторными инфекциями с помощью специфических для вируса тестов ПЦР (полимеразной цепной реакции). Но тесты ПЦР работают путем зондирования известных последовательностей ДНК определенных вирусов. Если вы не ищете этот вирус - или его последовательность ДНК изменилась - он не будет обнаружен.

Пациенты также могут быть протестированы на конкретные вирусы, если их симптомы достаточно серьезны, чтобы потребовалось лечение в больнице, чтобы помочь сориентироваться в лечении. Однако в настоящее время не существует единого теста, способного выявить все респираторные вирусы, а у пациентов может быть несколько инфекций одновременно, что означает, что другие инфекции могут быть пропущены.

Так называемое "метагеномное секвенирование" позволяет решить эту проблему путем считывания последовательностей всех генов, которые присутствуют в образце, без каких-либо предположений о том, чего ожидать. Затем эти последовательности сравниваются с генетическими базами данных, чтобы определить, какие организмы присутствуют.

"Это позволяет обнаружить известные вирусы, а также, возможно, новые вирусы или вирусы, которые мутировали и поэтому больше не обнаруживаются [стандартными тестами ПЦР]", - говорит д-р Антония Хо, консультант по инфекционным заболеваниям и клинический старший преподаватель Центра по изучению вирусов MRC-Университета Глазго.

Команда Сангера будет тесно сотрудничать с партнерами из Агентства здравоохранения и безопасности Великобритании и другими органами общественного здравоохранения, чтобы перевести эти данные в режиме реального времени в стратегии, которые помогут сохранить здоровье людей и снизить нагрузку на койки НСЗ.

Знание того, какой жук или жуки являются причиной чьей-то болезни, может помочь направить индивидуальное лечение, но еще больше пользы от таких данных можно получить на уровне популяции.

Во-первых, это позволит обеспечить максимальную защиту существующих вакцин. "Нельзя недооценивать влияние этого на общественное здравоохранение, что наглядно продемонстрировала программа вакцинации Ковид-19. Этот подход также можно использовать для мониторинга эффективности программ вакцинации, а в сочетании с данными о тяжести заболевания он будет особенно эффективным", - сказал Хайамс.

Мониторинг новых штаммов, которые могут избежать нынешнего лечения или вакцин, также позволит ученым разработать новые стратегии по сдерживанию их распространения, включая более эффективные тесты, лечение и модифицированные вакцины.

Исследователи также изучат данные, чтобы лучше понять передачу и эволюцию респираторных вирусов, а также попытаются выявить новые вирусы и потенциальные угрозы пандемии. Это позволит лучше понять, как эти вирусы взаимодействуют друг с другом, и может послужить системой раннего предупреждения о появлении новых вирусов.

Хайамс сказал: "Понимание того, какие конкретные штаммы каждого вируса вызывают заболевания у пациентов, и присутствуют ли одновременно несколько штаммов или несколько вирусов, значительно изменит наше понимание того, как вирусы приводят к заболеваниям, какие вирусы имеют тенденцию к сосуществованию, а также тяжести заболеваний, вызываемых каждым вирусом. Это позволит нам лучше понять механизмы, с помощью которых различные вирусы вызывают заболевания, а также определить, какие группы пациентов могут подвергаться риску тяжелых заболеваний, вызванных конкретными инфекциями".

Конечной целью является определение всех генов и всех видов - включая вирусные, бактериальные и грибковые - присутствующих в одном образце мазка из носа. Это может пролить новый свет на микробную экосистему легких и на то, как она влияет на риск заражения.

Хо сказал: "Мы знаем, что довольно часто инфекции грудной клетки вызываются не одним вирусом или одной бактерией, а целой экосистемой, которая может нарушаться в результате инфекции, приема антибиотиков или изменения температуры. Также растет понимание того, что вирусы могут взаимодействовать друг с другом, поэтому при высокой циркуляции одного вируса он может предотвратить заражение другим - или сделать вас более восприимчивым.

"Возможность понять эту экосистему и то, как вирусы и бактерии взаимодействуют друг с другом, очень интересна".

В случае успеха эта инициатива может стать образцом для усиления отслеживания вирусов в других странах, что необходимо для предотвращения будущих пандемий.

Профессор Гордон Доуган, директор по инфекционным заболеваниям в Wellcome, сказал: "Геномное секвенирование открывает невероятные возможности для отслеживания вирусов в глобальном масштабе. С его помощью исследователи и политики могут держать руку на пульсе, определяя, где и как они циркулируют. Это жизненно важная информация для подготовки систем здравоохранения и научных исследований".